三氯化六氨合钴的制备实验报告.docx
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三氯化六氨合钴的制备实验报告
一、实验目的
1.掌握三氯化六氨合钻(III)的合成及其组成测定的操作方法,通过对产品的合成和组分的测定,确定配合物的实验式和结构。
2.练习三种滴定方法(酸碱滴定,氧化还原滴定,沉淀滴定)的操作。
3.通过对溶液的配制和标定、仪器的使用、处理实验结果等提高学生独立分析能力、解决问题的综合能力。
二、实验内容——三氯化六氨合钻(III)的制备及组成的测定
I、三氯化六氨合钻(III)的制备
(1)实验原理:
钻化合物有两个重要性质:
第一,二价钻离子的盐较稳定;三价钻离子的盐一般是不稳定的,只能以固态或者配位化合物的形式存在。
显然,在制备三价钻氨配合物时,以较稳定的二价钻盐为原料,氨-氯化铵溶液为缓冲体系,先制成活性的二价钻配合物,然后以过氧化氢为氧化剂,将活性的二价钻氨配合物氧化为惰性的三价钻氨配合物。
反应需加活性炭作催化剂。
反应方程式:
2CoCb6H2O+ION"+2NH4CI+HbO====2[Co(NH)6]CI314出0
(橙黄色)
(2)实验仪器及试剂:
仪器:
锥形瓶(250ml)、滴管、水浴加热装置、抽滤装置、温度计、蒸发
皿、量筒(10ml、25ml、100ml)
药品:
氯化铵固体、CoC2•HHO晶体、活性炭、浓氨水、5%H2、浓HCI、2mol/L
的HCI溶液、乙醇溶液、冰、去离子水
(3)实验步骤:
在锥形瓶中,将4gNHCI溶于8.4mL水中,加热至沸(加速溶解并赶出02),加入6g研细的C0CI2-6H2O晶体,溶解后,加0.4g活性炭(活性剂,需研细),摇动锥形瓶,使其混合均匀。
用流水冷却后(防止后来加入的浓氨水挥发),加入13.5mL浓氨水,再冷却至283K以下(若温度过高HO溶液分解,降低反应速率,防止反应过于激烈),用滴管逐滴加入13.5mL5%HO2溶液(氧化剂),水浴加热至323~333K保持20min,并不断旋摇锥形瓶。
然后用冰浴冷却至273K左右,吸滤,不必洗
涤沉淀,直接把沉淀溶于50ml沸水中,水中含1.7ml浓盐酸仲和过量的氨)。
趁热吸滤,慢慢加入6.7ml浓盐酸(同离子效应)于滤液中,即有大量橙黄色晶体
([Co(NH3)6]Cl3)析出。
用冰浴冷却后吸滤,晶体以冷的2ml2mol/LHCl洗涤,再用少许乙醇洗涤,吸干。
晶体在水浴上干燥,称量,计算产率。
H、三氯化六氨合钻(III)组成的测定
(一)氨的测定
(1)实验原理:
由于[Co(NH3]6Cl3在强碱强酸作用下,基本不被分解,只有在沸热的条件下,才被强碱分解,所以式样液加NaOH容液作用,加热至沸使其分解,并整出氨,整出的氨用过量的2%磷酸溶液吸收,以甲基橙为指示剂,用HCI标准也滴定生成的磷酸氨,可计算出氨的百分量。
[Co(NH3)6]CI3+3NaOH====Co(OH3+6NH++6NaCI
NH3+H3BO3====NH4H2BO
NH4H2BO3+HCI====H3BO3+NHQI
(2)仪器与试剂:
仪器:
250ml锥形瓶、量筒、pH试纸、滴定管
试剂:
50mI2%H3BO3HCI溶液、甲基红溴甲酚氯
(3)实验步骤:
(1)用电子天平准确称取约0.2g样品于250ml管中,加50ml去离子水溶
解,另准备50mI2%HBO溶液于250ml锥形瓶中,
(2)在HBO溶液加入5-6滴甲基红溴甲酚氯指示剂,将样品溶液倒入加
HbBO的锥形瓶中,然后将锥形瓶固定在凯氏定氮仪上,开启凯氏定氮仪,氨气开始产生并被HBO溶液吸收,吸收过程中,HBO溶液颜色由浅绿色逐渐变为深黑色,当溶液体积达到100ml左右时,可认为氨气已被完全吸收(也可利用PH
试纸检验氨气出口来确定氨气是否被完全蒸出)。
(3)用以用NaCO容液标定准确浓度的HCI溶液滴定吸收了氨气的HBO溶
液,当溶液颜色由绿色变为浅红色时即为终点。
读取并记录数据,计算氨的含量。
(二)钻的测定
(1)实验原理:
利用三价钻离子的氧化性,通过碘量法,即利用丨2的氧化性和I'的还原性
进行滴定用来测定钻的含量,以淀粉作指示剂。
主要反应方程式:
I
[Co(NH)6]CI3+3NaOH====C0OH3+6N『+6NaCI
3+
Co(OH3+3HCI====Co+3H2O
2Co3++2I====2CcT+|2
2・・2-
|2+2S2O====21+S4C6
⑵仪器与试剂:
仪器:
250ml锥形瓶、250ml碘量瓶、电炉、量筒、pH试纸(精密)、电子
天平、
试剂:
KI固体、10%NaOH溶液、6mol/LHCI溶液、NaS3溶液、2%淀粉
溶液
⑶实验步骤:
用电子天平准确称取0.2g样品于250ml锥形瓶中,加入20ml去离子水,
10ml10%NaOH溶液,置于电炉微沸加热至无氨气放出(用PH试纸检验)。
冷却
至室温后加入20ml水,转移至碘量瓶中,再加入1gKI固体,15ml6mol/LHCl溶液,立即盖上碘量瓶瓶盖,充分摇荡后,在暗处反应10min后拿出。
用已准确
标定浓度的Na2$O3溶液滴定至浅黄色时,再加入1ml2%的淀粉溶液,继续滴至溶液为粉红色即为反应终点(滴定开始阶段应迅速滴加,防止I2挥发)。
读取并记
录实验数据并计算钻的百分含量。
(三)氯的测定
⑴实验原理:
禾用摩尔法测定氯的含量,即在中性或弱碱性溶液中,以冷CrC4作指示剂,
用AgNO标准溶液滴定Cl一,由于2A6+CrO2-=AgCrO4(砖红色),Ksp=2.0X10-;Ag+CI=AgCIJ(白色),Ksp=1.8X0-,由于AgCl的溶解度比AgCrQ小,根据分布沉淀原理,溶液中首先析出AgCl沉淀,化学计量点附近,由于Ag+浓度增加,与CrO2-生成砖红色AgCrO沉淀指示滴定终点。
另外为了准确滴定
Cl,需控制指示剂的浓度。
根据实验数据计算氯的含量。
⑵仪器和试剂:
仪器:
100ml容量瓶,250ml锥形瓶,酸式滴定管,玻璃棒,25ml移液管
试剂:
5%的《CrC4溶液,AgNO容液
⑶实验步骤:
用电子天平准确称取约0.2g的样品用去离子水溶解,然后转移至100ml的容量瓶中定容,取25ml样品溶液于锥形瓶中,加入3滴5%勺K2CQ溶液作指示剂,用已准确标定浓度的AgNO溶液滴定,溶液由黄色变为砖红色且砖红色30秒不消失(不需摇动)即为终点,读取并记录数据,计算氯的含量。
三、实验数据处理:
(1)三氯化六氨合钻的制备
[Co(NH3)6]CI3的制备产率
得到产品m=0.72g
63267.5…
称取样品6.0g,理论产品质量为M=23796.77g
亠子0.72
产率=100%=10.6%
6.77
(2)氨的测定
氨的含量计算
m[Co(NH^)6]Cl3=0.2031gChci=0.3015mol/L
消耗15.56ml
根据反应方程式得HCI与NH3的计量比为1:
1
1mol样品中所含氨的物质的量为0.3973>267.5T7=6.25mol
(3)钻的测定
已标定NafSO的浓度为0.0150mol/L
样品质量m=0.2001g
消耗N&SO体积为54.95ml
根据化学反应方程式可知C&与NaSO的计量比为1:
1
故样品中
1mol样品中所含钻的物质的量为0.2427>267.5吒8.93=1.10mol
(4)氯的测定
称取样品的质量m样品=0.1998g
已标定的AgNO的浓度CAgNO=0.05844mol/L
滴定用AgNO的体积VAgNO=10.37ml
Ag++C「二AgClJ计量比为1:
1
1mol样品中所含氯的物质的量为0.1077>267.5£5.5=0.81mol
[Co(NH3)6]CI3的含量测定结果汇总
氨
钻
氯
实验结果
39.73%
24.27%
10.77%
[Co(NH3)6]CI3的理论结果
38.13%
22.06%
39.81%
偏差
1.60%
2.21%
-29.04%
相对偏差
3.67%
7.57%
-72.04%
摩尔比
氨:
钻:
氯=6.25:
1.10:
0.81
样品的实验式
[Co(NH)6]C|0.8
四、结果讨论误差与分析:
(1)样品产率低,原因有:
1氯化铵加热时过度和温水浴时会释放出氨气,导致产率的下降。
2冷水浴时不够完全,有部分固体没有析出或晶体析出后再溶解。
3抽滤时滤纸会粘附一部分,导致损失
4在反应搅拌与产品烘干时,都会导致损失
5加入的活性炭没有充分研磨,颗粒太大,催化效果差
6过滤时速度太慢
(2)通过对组分测定,氨、钻的含量偏高,氯的含量比较低。
原因有:
1氨的测定中,滴定终点判断有偏差,导致实验数据的误差。
2钻的测定中,加淀粉时的黄色判断有点晚。
3钻的测定中,滴定管最后产生个小气泡,使NS2S2O3滴定的体积偏小,
影响实验。
4氯的测定中,滴定终点不好把握,在没有达到终点时即停止滴定,导致误差较大。
5产品中可能有其他物质,比如二氯化五氨合钻。
6在读数时存在误差。
7配制标准溶液的过程中存在误差,导致滴定不准确,影响结果的计算。
五、注意事项:
(1)三氯化六氨合钻的制备:
1CoC6H2O溶解后加入活性炭冷却不能太慢,因为氯化铵在溶液中加热后会有氨气放出,活性炭在使用前一定要充分研磨以提供较大的比表面积;
2加H2C2前必须降温处理,一是防止其分解,二是使反应温和的进行。
3加HC时要逐滴加入,不可太快,因为溶液中的物质会与HO2反应,会使
反应太剧烈,会产生爆炸。
4两次冰浴冷却要充分,有助于沉淀的析出,提高产率。
5趁热吸滤后加入6.7mL浓HCI是用同离子效应增加产率,若浓HCI加入过多,会因稀释作用而产生盐效应而使溶解度加大,从而降低产率
(2)三氯化六氨合钻组分的测定:
1分析天平称得质量要>0.2g,因为分析天平的精确度为O.OOOIg,—次实验要称两次,误差为0.0002g,要求误差<1%o,所以要大于0.2g;
2滴定管快滴定完时,要把悬浮的液体刮锥形瓶,减小误差;
3碘量瓶要用磨口塞子,防止碘的升华;
4碘量法测定钻,在碘量瓶中加入KI固体和HCI后应立即将碘量瓶转移至暗处;
5Cl的测定中,在滴定后期,不要震荡锥形瓶,加入后产生砖红色,30秒不变色就为终点;
六、思考题:
1.在[Co(NH)6]Cl3的制备过程中氯化铵,活性炭,过氧化氢各起什么作用
答.
(1)氯化铵的作用:
在没有铵盐的情况下,氨水遇钻盐后,即生成蓝色氢氧化钻(n)沉淀:
c6++
2OH--Co(OH)2j。
此沉淀易溶于过量的沉淀剂和铵盐溶液中。
当有铵盐存在时,将抑制NH3・H2的解离,即抑制OH的产生使[Co2+][OH-]2达不到氢氧化钻(n)的溶度积而形成[Co(NH3)6]2+,它随后被空气中的O2氧化,生成Co⑴)配合物。
另外,氯化铵还能提供产物所需的NH。
(2)活性炭起催化剂的作用,吸附反应物。
(3)过氧化氢起氧化剂的作用。
2.[Co(NH3)6]2+与[Co(NH)6]3+比较,那个稳定,为什么?
答:
[Co(NH)6]3+稳定,因为[Co(NH)6]2+中心原子采用sp3d2杂化,即外轨成键,
而[Co(NH)6]3冲心原子采用d2sp3杂化,即内轨成键,根据配合物的价键理论,
形成体与配位数相同的配合物,内轨型比外轨型稳定。
3.何为稀度?
答:
所谓稀度即溶液的稀释程度,为物质的量浓度的倒数,如稀度为128,表
示128L中含有1mol溶质。